基于建構模型下的高三化學深度復習解題應用研究

摘 要：高三復習階段，教師應科學合理地引導學生將建構模型的解題方法應用到高三難理解且復雜的化學題中，使容易混淆、抽象的問題變得具體化、圖示化與簡單化，讓學生更容易分析題目的實質，掌握解題技巧，深度提高高三化學的復習效果.

關鍵詞：建構模型；深度復習；解題應用；高中化學

中圖分類號：G632 文獻標識碼：A 文章編號：1008-0333（2023）22-0142-04

在高三化學復習階段，學生形成建構模型的思維，不僅能夠提高解題速度，同時也能夠更好地規范解題思路.高中化學建模解題法是一種經過系統總結后得出的比較完整的高中化學的解題方式，指的是使用建構模型的方式來解決化學實踐中遇到的實際問題.筆者從近幾年福建高考中必考的四種題型進行闡述.

1 明確試題模式，建立思維模型，提升解題能力——工業流程題

1.1 明確工業流程題基本模式（如圖1所示）

1.2 建立解題思維模型

（1）審題頭：一抓化工生產或提純的目的；二抓原料、雜質、產品的成分.

（2）析流程（題干）：結合題干信息、補充信息、設問信息分析，抓三條思維主線［1］：

①元素轉化線（跟蹤每種元素去向）

根據元素守恒轉化思維，跟蹤每種元素去向及其轉化方式，中心元素肯定會走到最后，雜質元素需在過程中除去，基本上每一種雜質元素都要除去.

②價態轉變線（關注所加試劑作用）

分析元素的價態轉變，判斷所加試劑的目的，是提供反應氛圍（酸、堿介質或調節pH）的作用，還是作氧化劑、還原劑.通過價態轉變來判斷反應類型：氧化還原還是非氧化還原，從而正確書寫陌生化學方程式.

③實驗操作線（明確除雜分離方法）

關注目標物質在轉化流程中的每一步操作步驟，分析雜質的除去方法，得到目標產物的方法等.

（3）解問題（題尾）：帶著設問有針對性地看流程，準確解答.

典例1 粉煤灰是火電廠的大宗固廢.以某電廠的粉煤灰為原料（主要含SiO2、Al2O3和CaO等）提鋁的工藝流程如圖2所示.

粉煤灰提鋁的工藝流程圖

回答下列問題：

（1）“浸出”時適當升溫的主要目的是，Al2O3發生反應的離子方程式為.

（2）“浸渣”的主要成分除殘余Al2O3外，還有.實驗測得，5.0 g粉煤灰（Al2O3的質量分數為30%）經浸出、干燥后得到3.0 g“浸渣”（Al2O3的質量分數為8%），Al2O3的浸出率為.

（3）“沉鋁”時，體系中三種物質的溶解度曲線如圖3所示，加入K2SO4沉鋁的目的是，“沉鋁”的最佳方案為.

2 結合知識模型，應用建構模型的思維解題——氧化還原反應方程式的書寫氧化還原反應方程式的書寫是福建高考必考題，該考向的命題題型有選擇題和非選擇題兩種，主要從氧化還原反應的有關概念、規律及應用；方程式的書寫與配平；電子守恒法計算等這些方面的考查.

建立解題思維模型如圖6所示.

典例2 三元鋰電池的正極材料中含有大量有價值的金屬元素（可表示為LiCo1-x-yMnxNiyO2），還含有鋁箔、炭和有機粘結劑等雜質.用廢舊正極材料回收鉀、鎳、鈷、錳等金屬的流程如圖7所示.

（節選）沉錳時，需先加入適量K2S2O8，將部分Mn2+氧化成MnO-4，沉錳時生成MnO2的離子方程式為.

解題思路如圖8所示.

3 巧妙運用構建模型思想，提高解題效率——化學平衡圖像題

學會分析化學平衡圖像是高考中的重難點知識.圖像中涉及的信息非常多，如溫度、壓強、轉化率、百分含量、投料比、產率等，分析時一定注意分析圖像涉及的物理量含義.

模型建構分析——解化學平衡圖像的一般思路如圖9所示.

典例3 對于可逆反應2SiHCl3（g）SiH2Cl2（g）＋SiCl4（g），采用大孔弱堿性陰離子交換樹脂催化劑，其余條件不變，在323 K和343 K時SiHCl3的轉化率隨時間變化的結果如圖10所示.下列敘述錯誤的是（）.

A．a、b處反應速率大小：va>vb

B．343 K時反應的平衡常數約為0.02

C．在343 K下要提高SiHCl3的平衡轉化率，可增大體系壓強

D．在323 K下要縮短反應達到平衡的時間，可選用更高效的催化劑

根據“先拐先平，數值大”規律，由圖像信息，a點所在線先拐先平衡，所以溫度高、速率快，即是343 K時SiHCl3的轉化率曲線，含b點線為323 K時SiHCl3的轉化率曲線.a、b處SiHCl3轉化率相同，則容器中SiHCl3的濃度相同，溫度高的曲線對應反應速率快，a點速率大于b點，A正確；由題圖可知，343 K時SiHCl3的平衡轉化率為22%，設起始SiHCl3（g）濃度為1 mol·L-1，則有三段式：

則343 K時該反應的平衡常數K=c平（SiH2Cl2）·c（SiCl4）c2（SiHCl3）=（0.11 mol·L-1）2（0.78 mol·L-1）2≈0.02，B正確；該反應為反應前后氣體分子數不變的反應，增大壓強平衡不移動，平衡轉化率不變，C錯誤；使用催化劑可以增大反應速率，縮短反應達到平衡的時間，D正確.答案：C.

4 精準把握命題動向，滲透模型建構理論——可充電新型電池題

為使學生掌握電化學習題的解題技巧，應注重為學生深入地剖析原電池與電解池原理的不同以及內在聯系，使學生對原電池、電解池模型有更為深入地把握與理解[2]，為解可充電新型電池做好鋪墊，同時灌輸相關的解題技巧.此類題型主考方向是選擇題，命題角度主要有：

典例4 我國科研團隊提出一種新型陰離子電極材料—Cu3（PO4）2的水系雙離子電池，該電池以Na0.44MnO2和Cu3（PO4）2為電極，其工作原理如圖12所示.

D．為消除第一次放電的不可逆，可將Cu3（PO4）2徹底放電轉化為Cu2O后在充電

解析 a極Cu3（PO4）2中銅的化合價從+2價變為0，得到電子，發生還原反應，可判斷a為正極，b為負極，故A選項正確；銅反應時包括了第一次放電和第二次放電，對應轉移電子為0.2 mol e-，得到1.44 g Cu2O，即0.01 mol Cu2O，對應轉移了0.02 mol e-，所以一共轉移0.22 mol e-，故B選項正確；充電時，電極b是陰極，得到電子，錳元素化合價降低，電極反應為Na0.44-xMnO2+xNa++xe-Na0.44MnO2，故C項錯誤；Cu3（PO4）2徹底放電轉化為 Cu2O后再充電，又可生成Cu3（PO4）2，故D項正確.答案：C.

參考文獻：

［1］李鳳根.談談高考化學工藝流程題的解題策略[J].試題與研究，2018（08）：120.

[2] 申延法.建模思想下的高中化學解題技巧[J].數理化解題研究，2021（31）：103-104.

［責任編輯：季春陽］

收稿日期：2023-05-05

作者簡介：楊曉棠（1990.5-），女，福建省浦城人，本科，中學一級教師，從事高中化學教學研究.

基金項目：本文系2021年福建省中青年教師教育科研項目“基礎教育研究專項”課題“基于模型認知的高三化學深度復習教學實踐研究”的階段性研究成果（課題編號：JSZJ21166）